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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Chrome et pyrazine : une synergie qui magnétise la recherche des matériaux 2D

Le domaine des matériaux 2D s’épanouit depuis quelques années mais l’étude de leur magnétisme demeure sous-explorée. Des chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux), de l’Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/INP Bordeaux), de l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) et leurs collaborateurs internationaux démontrent comment créer une structure métal-organique à base de chrome et de pyrazine pour obtenir en aimant conducteur. Cette recherche aux perspectives intéressantes pour la spintronique a été publiée dans la revue Nature Chemistry.

 

Un matériau à la fois conducteur et magnétique a été synthétisé grâce à la chimie de coordination. Cette approche s’appuie sur l’association une espèce neutre, appelée ligand, à un ion métallique, afin d’obtenir des propriétés physiques prédéterminées comme le magnétisme ou la conduction électrique. Une collaboration internationale de recherche pilotée par des chercheurs du Centre de recherche Paul Pascal (CNRS/Université de Bordeaux) a exploité avec ingéniosité les caractéristiques physico-chimiques de deux partenaires : la pyrazine et le chrome(II). La pyrazine est un ligand organique aux propriétés d’oxydoréduction1 peu étudiées, alors que le chrome(II) est un ion métallique connu pour son pouvoir réducteur. De leur union de coordination née une synergie remarquable.

En combinant deux pyrazines à un chrome(II), les chercheurs tirent profit des propriétés d’oxydoréduction de ces deux partenaires. Ils conçoivent une structure conductrice et donc propice aux transferts et à la délocalisation des électrons. La deuxième caractéristique intéressante à haute température est la présence de couplages forts entre les spins magnétiques, caractéristiques physiques intrinsèques à chaque partenaire au même titre que leur masse et leur charge. Pour générer un aimant, les spins doivent s’ordonner au sein d’un réseau comme le font des atomes dans un cristal. Ce phénomène a été observé sur la structure constituée de chrome et de pyrazines qui, en plus d’être conductrice, est donc un aimant. Les chercheurs étudient désormais ces composés jusqu’à la taille très fine du feuillet : ils veulent ainsi identifier les meilleures structures alliant magnétisme et conduction à haute température pour répondre à la demande d’autres domaines comme la spintronique qui exploite à la fois la charge et le spin des électrons pour le stockage d’information.

 

1 L’oxydoréduction est une réaction chimique consistant en un transfert d’électrons entre un « réducteur » (qui cède les électrons) et un « oxydant » (qui les capte).

 

clerac
© Rodolphe Clérac

 

Référence

K. S. Pedersen, P. Perlepe, M. L. Aubrey, D. N. Woodruff, S. E. Reyes-Lillo, A. Reinholdt, L. Voigt, Z. Li, K. Borup, M. Rouzières, D. Samohvalov, F. Wilhelm, A. Rogalev, J. B. Neaton, J. R. Long et R. Clérac
Formation of the layered conductive magnet CrCl2(pyrazine)2 through redox-active coordination chemistry
Nature ChemistryOctobre 2018
DOI: 10.1038/s41557-018-0107-7

 

Contacts chercheur

Rodolphe CléracCRPP UMR5031, Université de Bordeaux
Courriel : clerac@crpp-bordeaux.cnrs.fr

 

Contacts institut

Sophie Félix, Stéphanie Younès, INC Communication

 

31 octobre 2018

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